「光電工程學系」(Department of Photonics， DoP)由一系二所組成。「光電研究所」(Institute of Electro-Optical Engineering， IEO)創立於1980年，是國內第一個培育光電科技研發人才的研究所，畢業碩博士迄今已超過千人。為因應光電產業之發展，本校於2004年率先成立國內研究型大學第一個光電工程學系，同年9月成立全世界第一個以培育顯示科技研發人才為主的「顯示科技研究所」(Display Institute， DI)，甚具指標性意義。2016年8月，「光電研究所」與「顯示科技研究所」為整合資源，兩所合併。

光電系已於2009年8月份後進駐新竹光復校區田家炳光電中心大樓，與新竹光復校區交映樓互相整合，成為交大唯一擁有兩棟教學研究大樓的系所。未來在師生與校友共同努力下，在新竹校區努力建設光電系成為卓越的教學研究中心。